董新雁，秦豪，王立亞，李曉培，于可欣，劉鳳春

（1.華北理工大學(xué) 理學(xué)院，河北 唐山 063210；2.華北理工大學(xué)遷安學(xué)院，河北 遷安 063000）

1 引言

經(jīng)濟(jì)全球化的迅速發(fā)展使得物流市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，單個(gè)物流企業(yè)憑借自身資源和實(shí)力難以有效應(yīng)對(duì)瞬息萬(wàn)變的物流市場(chǎng)需求，虛擬物流聯(lián)盟則應(yīng)運(yùn)而生。

虛擬物流是指以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行物流運(yùn)作與管理，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間物流資源共享和優(yōu)化配置的物流方式。它是電子商務(wù)物流的一個(gè)發(fā)展模式，該領(lǐng)域目前有兩大研究趨向:基于服務(wù)控制的電子商務(wù)虛擬物流管理模式和虛擬物流的決策中心研究。

動(dòng)態(tài)物流聯(lián)盟是一種新型的物流管理與組織模式，是為了快速響應(yīng)市場(chǎng)需求，擁有不同關(guān)鍵資源的若干物流企業(yè)，通過(guò)協(xié)議快速形成、暫時(shí)的一種合作方式。這種聯(lián)合體隨著市場(chǎng)機(jī)遇的產(chǎn)生而形成，隨著物流任務(wù)的完成而解體，隨著下一輪市場(chǎng)機(jī)遇的來(lái)臨再次形成下一輪的聯(lián)盟[6]。其中聯(lián)盟內(nèi)企業(yè)的地位是相對(duì)的，根據(jù)物流任務(wù)或者物流目標(biāo)的變化而變化。動(dòng)態(tài)物流聯(lián)盟是為快速響應(yīng)市場(chǎng)機(jī)遇而形成的臨時(shí)性組織，追求的是短期合作和各自短期利益最大化。

目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者對(duì)物流調(diào)控機(jī)制的研究更偏向于定性研究。文獻(xiàn)[1]認(rèn)為物流運(yùn)作的物理和信息方面相互獨(dú)立地進(jìn)行處理，且在虛擬物流中資源的所有權(quán)和控制通過(guò)因特網(wǎng)被遠(yuǎn)程擁有和利用，并提出了虛擬物流的初步實(shí)現(xiàn)方式。舒輝[2]認(rèn)為對(duì)一個(gè)特定的區(qū)域應(yīng)當(dāng)遵循一定的選擇工作流程，綜合考察影響該區(qū)域物流發(fā)展的優(yōu)劣情況，以確保能做到正確地選擇該區(qū)域的物流發(fā)展模式。徐劍[3]等構(gòu)建出由策劃調(diào)控層、監(jiān)督測(cè)評(píng)層、業(yè)務(wù)布局層組成的三層結(jié)構(gòu)高端城市物流配送體系。曹霞[4]等基于演化博弈理論從市場(chǎng)機(jī)制和政府調(diào)控兩方面構(gòu)建企業(yè)和學(xué)研機(jī)構(gòu)聯(lián)盟行為選擇的決策模型，以及通過(guò)復(fù)制動(dòng)態(tài)方程對(duì)策略選擇進(jìn)行穩(wěn)定性分析。文獻(xiàn)[5]應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)、多目標(biāo)規(guī)劃、收益共享契約理論、優(yōu)化理論和算法，對(duì)大規(guī)模物流網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同調(diào)度和收益分配進(jìn)行了分析，在理論上建立了物流網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作機(jī)制的基本框架。

在這種新型的組織模式下，如何進(jìn)行物流資源的高效合理分配與利用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)間物流資源的高度共享，已成為當(dāng)前物流行業(yè)亟待解決的重要現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

三支決策[7]是一種經(jīng)典的決策粗糙集模型決策最小化風(fēng)險(xiǎn)的方法，其主要思想是將整體劃分為3個(gè)互不相交的成對(duì)區(qū)域，在兩個(gè)極端的基礎(chǔ)上增加一個(gè)選擇的機(jī)會(huì)。被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，主要用來(lái)進(jìn)行決策分類，有利于更加高效、低成本的處理問(wèn)題，獲取信息。這與虛擬物流需解決的問(wèn)題恰好契合。

目前對(duì)動(dòng)態(tài)物流聯(lián)盟的物流調(diào)控機(jī)制的研究從理論上研究居多，沒(méi)有根據(jù)具體的物流任務(wù)和企業(yè)構(gòu)建定量模型。因此本文從虛擬物流任務(wù)的物流屬性、服務(wù)類型和服務(wù)要求三個(gè)維度出發(fā)，并結(jié)合三種實(shí)際物流公司（倉(cāng)儲(chǔ)型、運(yùn)輸型和綜合型），建立基于三支決策的虛擬物流聯(lián)盟動(dòng)態(tài)模型。

2 三支決策理論

三支決策理論是姚一豫教授在研究決策粗糙集的過(guò)程中，為合理解釋粗糙集的三個(gè)域而提出的新理論，它是對(duì)二支決策的擴(kuò)展，并具有很多二支決策沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)掌握的信息不足以作出支持或拒絕的決策時(shí)，增加延遲決策有利于決策風(fēng)險(xiǎn)代價(jià)的降低。

三支決策可做如下形式化描述[8]：設(shè)U是有限非空實(shí)體集，A是有限條件集?；跅l件集A，三支決策的主要任務(wù)是將實(shí)體集U分為三個(gè)兩兩不相交的域，分別記為POS、NEG和BND，分別稱為正域、負(fù)域和邊界域。對(duì)于全集U，在客觀上存在兩種狀態(tài)：滿足與不滿足給定條件，據(jù)此可以將實(shí)體集U劃分為兩部分，分別表示為C和Cc。

定義U上的一個(gè)等價(jià)關(guān)系R，若有Ib(x)=Ib(y)，則x和y等價(jià)，記為xRy。所有滿足等價(jià)關(guān)系R的對(duì)象可以組成等價(jià)類[x]。引入評(píng)價(jià)函數(shù)P(C|[x])，表示將等價(jià)類[x]中對(duì)象x劃分到集合C的概率，由評(píng)價(jià)函數(shù)P(C|[x])和一對(duì)閾值(α,β)可以將全集U劃分為正域、負(fù)域和邊界域。且有U=POS?BND?NEG:

由于將對(duì)象x劃分到不同區(qū)域所需要付出的代價(jià)不同，記λap、λrp、λdp分別表示當(dāng)對(duì)象x屬于集合C時(shí)，被劃分到POS、NEG和BND所需要付出的代價(jià)，λan、λrn、λdn分別表示當(dāng)對(duì)象x屬于集合Cc時(shí)，被劃分到POS、NEG和BND所需要付出的代價(jià)。給出三支決策代價(jià)表見(jiàn)表1。

表1 三支決策代價(jià)表

在表1給出的六個(gè)代價(jià)中，λap、λan表示正確分類的代價(jià)，λrp、λrn表示錯(cuò)誤分類的代價(jià)，λnp、λnn表示將對(duì)象劃分到邊界域的代價(jià)。因此決策代價(jià)值有如下關(guān)系：0≤λap≤λnp≤λrp，0≤λrn≤λnn≤λan。

下面給出對(duì)象x的決策代價(jià)函數(shù)：

RPOS、RNEG、RBND分別表示對(duì)象x被劃分到POS、NEG和BND所需要付出的總代價(jià)。

選擇決策損失最小的行動(dòng)方案為最優(yōu)方案，因此決策規(guī)則可以描述為：

若RPOS≤RNEG,且RPOS≤RBND,則x∈POS；

若RNEG≤RPOS,且RNEG≤RBND,則x∈NEG；

若RBND≤RPOS,且RBND≤RNEG,則x∈BND。

而評(píng)價(jià)函數(shù)P(C|[x])可以借助貝葉斯理論如下計(jì)算：

至此評(píng)價(jià)函數(shù)和閾值都已確定，則可以將對(duì)象劃分到正域、負(fù)域和邊界域中。

3 基于三支決策的物流動(dòng)態(tài)調(diào)控模型

3.1 虛擬物流任務(wù)屬性分類

根據(jù)所提出的物流任務(wù)描述模型[9]，具體將虛擬物流任務(wù)的物理體屬性、服務(wù)類型和服務(wù)要求三大屬性劃分為13個(gè)小屬性，如圖1所示。

其中三大屬性詳細(xì)介紹為：

物理屬性：是指對(duì)物流任務(wù)物理特征的描述。包括任務(wù)名稱、編號(hào)、尺寸、結(jié)構(gòu)、重量、空間位置、物理特性（如貨物是否為易碎物品、貨物的物理狀態(tài)等）等。

服務(wù)類型：按服務(wù)類型可將任務(wù)分解為運(yùn)輸、裝卸、存儲(chǔ)、加工等物流活動(dòng)。

服務(wù)要求：指為完成物流任務(wù)所需的硬件、軟件要求。包括任務(wù)完成時(shí)間、成本、運(yùn)輸方式、所需設(shè)施、設(shè)備、人員等。

3.2 構(gòu)建物流動(dòng)態(tài)調(diào)控算法

在虛擬物流背景下，根據(jù)以上對(duì)物流任務(wù)屬性的劃分，建立基于三支決策的物流動(dòng)態(tài)模型，具體步驟如下：

Step1:列出物流任務(wù)屬性信息表，S=(U,A=C?D,V,f)，U/C={X1,X2,…,Xn}，U/D={D1,D2,…,Dm}，其中U是一個(gè)非空有限集合，稱為論域，即樣本集合，C為條件屬性集，D為決策屬性集，即所分配任務(wù)的企業(yè)。并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定預(yù)處理。

Step2:為避免決策沖突，給出只帶有正域和邊界域[10]的代價(jià)矩陣，記為：

式中，稱為帶延遲決策類的代價(jià)矩陣。由于不同決策類誤分類到同一決策類的代價(jià)是不同的，所以滿足：

同時(shí)，延遲劃分的行動(dòng)代價(jià)通常小于錯(cuò)誤劃分的代價(jià)，所以滿足：

Step3:算出代價(jià)函數(shù)矩陣Pc=(P(Dj|Xi))n×m，記為：

Step4：最終算出帶延遲決策類的決策風(fēng)險(xiǎn)矩陣R0=Pc×M0，記為：

在決策風(fēng)險(xiǎn)矩陣中，不同決策行為下的期望損失可以表示為：

根據(jù)最小風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯決策準(zhǔn)則，可以得到如下形式的決策規(guī)則：

（P1）如果?R0(ak|Xi)(k∈[1,m+1],k≠j)，滿足R0(aj|Xi)≤R0(ak|Xi)，那么Xi∈POS(Dj),j∈[1,m]。

（B1）如果?R0(ak|Xi)(k∈[1,m+1],k≠j)，滿足R0(am+1|Xi)≤R0(ak|Xi)，那么此時(shí)對(duì)Xi采取延遲決策行為。

最終決策時(shí)，對(duì)Xi所采取的決策需要比較Xi采取不行動(dòng)時(shí)的代價(jià)，并找到代價(jià)最小的行動(dòng)。也就是在上述帶延遲決策類的風(fēng)險(xiǎn)矩陣中找到第i行中最小代價(jià)值所對(duì)應(yīng)的決策。

Step5：對(duì)于新來(lái)的物流任務(wù)，判斷其所在的Xi，根據(jù)決策風(fēng)險(xiǎn)矩陣，采取P1和B1的決策規(guī)則，可決策出物流任務(wù)所分配的企業(yè)類別。

3.3 實(shí)驗(yàn)分析

對(duì)上文中物流任務(wù)的13個(gè)屬性進(jìn)行約簡(jiǎn)，在最大限度地保留原始物流任務(wù)特征的基礎(chǔ)上消除冗余和弱相關(guān)屬性，最終將其約簡(jiǎn)為6個(gè)屬性，并對(duì)其進(jìn)行離散化處理，具體如下：

a1：路程（km），運(yùn)輸過(guò)程所經(jīng)過(guò)的總里程，采用模糊聚類方法離散數(shù)據(jù)，c=2；

a2：時(shí)間（d），運(yùn)輸?shù)竭_(dá)或通過(guò)的時(shí)間，采用模糊聚類方法離散數(shù)據(jù)，c=2；

a3：線路，值域?yàn)閧ai1=0:海,ai2=1:陸,ai3=2:空}；

a4：運(yùn)輸溫度要求，值域{ai1=0:無(wú),ai2=1:有}；

a5:工藝要求，值域?yàn)閧ai1=0:無(wú),ai2=1:有}；

a6:規(guī)格，該物流任務(wù)物品的數(shù)量、重量和尺寸的綜合指標(biāo)，值域?yàn)閧ai1=0:小,ai2=1:中,ai3=2:大}；

本文給出物流任務(wù)樣本的論域U={1,2,…,20}，物流任務(wù)屬性為C={a1,a2,…,a6}，決策屬性為D=0a0gcqk，以“適配的物流公司”作為決策屬性D，值域?yàn)閧d=0:倉(cāng)儲(chǔ)型;d=1:運(yùn)輸型;d=2:綜合性}，離散后的物流任務(wù)樣本信息表見(jiàn)表2。

表2 物流任務(wù)決策信息表

選取前15個(gè)樣本為訓(xùn)練集，其余的為測(cè)試集。

根據(jù)決策信息表可以得到訓(xùn)練集對(duì)條件屬性的劃分：

其中：

根據(jù)決策信息表可以得到訓(xùn)練集對(duì)決策屬性的劃分：

其中：

根據(jù)上述隸屬度矩陣計(jì)算公式可以由上文代價(jià)函數(shù)矩陣計(jì)算得到隸屬度矩陣：

將物流任務(wù)樣本分配給10個(gè)物流公司，首先得到10個(gè)公司各項(xiàng)屬性的離散值，每種屬性的離散值范圍為[0,100],數(shù)值越大說(shuō)明該項(xiàng)能力越強(qiáng)，而對(duì)于成本、空間和風(fēng)險(xiǎn)來(lái)說(shuō)，數(shù)值越小越好。利用模糊聚類將這10個(gè)公司聚成了3類，分別為倉(cāng)儲(chǔ)型公司(v1,v7,v8)、運(yùn)輸型公司(v3,v6,v9)和綜合型公司(v2,v4,v5,v10)。具體物流公司屬性信息見(jiàn)表3。

表3 物流公司屬性信息表

設(shè)倉(cāng)儲(chǔ)類型屬性、運(yùn)輸類型屬性、共性指標(biāo)屬性分別為si（i=1,2,3,4）,ti（i=1,2,3,4）和gi（i=1,2,3,4,5,6,7）。

利用歐氏距離計(jì)算倉(cāng)儲(chǔ)型公司與運(yùn)輸型公司的距離，表示為：

倉(cāng)儲(chǔ)→運(yùn)輸：

xsi：倉(cāng)儲(chǔ)型公司（v1,v7,v8）中的倉(cāng)儲(chǔ)型屬性值；

ysi：運(yùn)輸型公司（v3,v6,v9）中的倉(cāng)儲(chǔ)型屬性值。

同理計(jì)算其他公司兩兩之間的距離，見(jiàn)表4。

表4 各類別之間距離

通過(guò)分析不同類型之間的相似度關(guān)系，根據(jù)距離判定誤分類代價(jià)，認(rèn)為距離近的誤分類代價(jià)小，再結(jié)合Step2關(guān)于代價(jià)矩陣的條件，得到代價(jià)矩陣M0為：

矩陣的第一行表示將D1誤分類到D1，D2，D3，BND（延遲決策類）的代價(jià)。

根據(jù)上述代價(jià)風(fēng)險(xiǎn)矩陣的計(jì)算公式可得到不同等價(jià)類采取不同決策行動(dòng)的帶延遲決策類的風(fēng)險(xiǎn)矩陣：

從以上可以看出X1劃分到D3的代價(jià)最小，根據(jù)規(guī)則（P1-B1）可以明確將X1劃分到D3，不存在決策沖突。同時(shí)，從決策結(jié)果可以看出，所有的劃分只存在劃分到正域或者邊界域，不存在劃分到負(fù)域，也就不存在不必要的決策，使得決策的結(jié)果不存在冗余。

對(duì)測(cè)試集（樣本16～20進(jìn)行測(cè)試），通過(guò)模糊F聚類，可以得到測(cè)試集16、17、20為X1類，結(jié)合前面得到的風(fēng)險(xiǎn)矩陣，因此決策屬性應(yīng)為2，測(cè)試集18、19為X2類，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)矩陣，決策屬性可以確定為0。最終結(jié)合給出的物流任務(wù)信息表，則模型準(zhǔn)確度可達(dá)到80%。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于三支決策理論的物流任務(wù)調(diào)控方法。三支決策理論的引入，為物流任務(wù)的調(diào)控提供了新思路，尤其在信息有限、任務(wù)量較大的情況下，可以快速進(jìn)行決策，也避免決策盲動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，最大化決策收益。相對(duì)于基于三支決策的傳統(tǒng)決策模型，本文采用改進(jìn)的誤分類代價(jià)矩陣，使得最終的決策結(jié)果不存在冗余和沖突。并且為代價(jià)矩陣M0的確定提供了一種新思路。以往代價(jià)矩陣的確定都是根據(jù)專家給出，或者通過(guò)不斷訓(xùn)練得到最優(yōu)代價(jià)矩陣，本文結(jié)合實(shí)際物流公司的屬性，給出了一種新的代價(jià)矩陣確定方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以得到很好的結(jié)果。